Принцип роботи регулятора температури прямої дії

Принцип роботи регулятора температури прямої дії заснований на використанні енергії теплового розширення рідини в замкнутому контурі. Замкнений контур утворений порожниною датчика температури, з'єднаного імпульсною трубкою з сильфоном термоприводу. Залежно від діапазону регулювання, робочим середовищем заповнює сильфон і датчик може бути рідина, газ, парафін або газоконденсатна суміш.

Датчик регулятора монтується у місці підтримки температури. При нагріванні обсяг робочого середовища збільшується, а при охолодженні зменшується. Зміна обсягу замкнутої порожнини (датчик — імпульсна трубка — сильфон термопривода) призводить до зміни тиску.

Зі зростанням тиску сильфон термоприводу витягується, тисне на шток клапана, змінюючи положення затвора і автоматично зменшуючи витрату через регулятор температури. При зниженні температури води щодо заданого значення – тиск у сильфоні знижується, стискаючи його та піднімаючи шток регулятора.

По реакції на збільшення температури води, регулятори діляться на ті, які зі зростанням температури відкриваються і ті, які закриваються, при цьому слід врахувати, що кожен привід регулює температуру в певному діапазоні.

Регулятори температури прямої та непрямої дії. Застосування у промисловості. Характеристики. Принцип дії.

Для будь-якої опалювальної системи основним завданням є підтримання рівня комфортності температури в ємності, трубопроводі, приміщенні. Підтримувати необхідну температуру можна різними способами, однак найпоширенішим є метод, заснований на застосуванні спеціальних пристроїв - регуляторів температури.

Регулятор температури або, по-іншому, терморегулятор - це прилад, який призначається для регулювання та підтримки заданої температури середовища в русі (трубопровід) та статики (бак, акваріум та ін.).

На сучасному етапі розвитку техніки, в системах опалення, водопостачання, вентиляції та інших, використовуються терморегулятори двох принципово різних типів:

І якщо регулятори температури непрямої дії - це в основному електронні прилади, в яких для активації механізму, що регулює температуру, використовується енергія від будь-якого зовнішнього джерела, і розібратися в їх будові досить складно (а щоб не напортачити, навіть не потрібно), то регулятори прямого дії - це механічні пристрої, знати конструкцію та принцип дії яких варто.

1) У загальному вигляді пристрій регуляторів температури непрямої дії можна описати схемою: датчик температури - електронний блок обробки та регулювання - регулюючий механізм підігріву/охолодження. Терморегулятори непрямої дії можуть бути стрибкоподібної та плавної дії.

- Регулятори температури непрямої стрибкоподібної дії - це регулятори типу on/off. У таких терморегуляторах використовується або запірний клапан, або нагрівальний елемент, який відключається, як тільки температура на датчику досягає деякого, заздалегідь закладеного значення, і включається при зниженні температури на певну кількість градусів (запірний клапан, аналогічно або відкритий, або закритий - гаряча або холодне середовище надходить/не надходить у ємність). Такі терморегулятори називають релейними, які основні недоліки - підвищене споживання енергії, невисока точність і температурна амплітуда.

Регулятор температури непрямої стрибкоподібної дії.

- Регулятори температури непрямої плавної дії поділяються на пропорційні і PID-регулятори. Застосування пропорційних регуляторів температури непрямої дії дозволяє уникнути циклічних коливань температури у разі зниження середньої споживаної потужності терморегулятора. PID-регулятор являє собою пропорційний регулятор, що настроюється, з двома додатковими налаштуваннями, що дозволяє йому автоматично оперативно компенсувати найменші зміни температури в різних системах невеликої маси і об'єму з низькою інерційністю.

Регулятор температури непрямої плавної дії

Влаштування регуляторів температури прямої дії розберемо докладніше.

2) Регулятори температури прямої дії для активації регулюючого механізму отримують енергію, безпосередньо, від чутливого елемента, причому присутність додаткових джерел енергії для регуляції не потрібно, що є особливо важливим у промисловості, на виробництвах і сфері комунального господарства.

Регулятори температури прямої дії.

Регулятор температури прямої дії є запірним клапаном змінного прохідного перерізу, управління яким здійснюється безпосередньо термостатичним чутливим елементом.

Принцип роботи регулятора температури прямої дії полягає в тому, що газ або рідина в замкнутій ємності певного об'єму під впливом температури або звужується, або розширюється, створюючи при цьому тиск, достатній для впливу на механізм, що регулює.

Як замкнута ємність виступає внутрішня порожнина температурного датчика, яка заповнюється робочим середовищем. Температурний датчик при цьому з'єднується з сильфоном регулятора за допомогою капілярної трубки.При збільшенні або зменшенні температури навколишнього середовища збільшується або зменшується, відповідно, об'єм робочої рідини або газу всередині температурного датчика, що, безумовно, призводить до зміни тиску всередині термодатчика, яке і передається на сильфон за допомогою капілярної трубки. Сильфон, здатний під впливом тиску, змінювати свої геометричні розміри: або витягується зі збільшенням тиску, або втягується за його зменшенні. До верхньої частини сильфона прикріплений шток, який, впливаючи на заслінку клапана, що регулює, відкриває або закриває її. Таким чином відбувається регулювання інтенсивності потоку теплоносія, що веде до підвищення або зниження температури після регулятора.

Сам клапан регулятора Температура цього типу - по суті, це звичайний лінійний односідельний клапан, розвантажений за тиском. Такий клапан абсолютно ідентичний іншим клапанам такого типу, що використовуються також у пневматиці та гідравліці, нехай навіть і має інший тип приводу. Клапан, залежно від області застосування та середовища теплоносія, може бути виконаний у копусі зі сталі, бронзи, чавуну і навіть латуні. Корпус може мати фланцевий чи різьбовий тип приєднання до трубопроводу. Іноді проблему приєднання вирішують за допомогою зварювання.

Влаштування регулятора температури прямої дії.

Варто зазначити, що регулятори температури, залежно від реакції на зміну температури, поділяються на нормально закриті (зі зростанням температури - відкриваються) та нормально відкриті (Зі зростанням температури - закриваються).

Як робочі середовища, які заповнюють датчик температури і сильфон, використовуються різні рідини, гази, газоконденсатна суміш і навіть парафін. Причому вибір середовища, як правило, характеризується температурним діапазоном.

Датчики температури, до речі, також можуть поділятися на кілька видів. Так, за способом встановлення розрізняють:

- Накладні температурні датчики - які встановлюються зверху на трубі з теплоносієм. Такі термодатчики не вимагають розширювальних кишень для встановлення, усередині труби з теплоносієм, не створюється додаткових гідравлічних опорів. Недолік накладних термодатчиків – висока інерційність.

- Занурювальні температурні датчики - які при встановленні врізаються безпосередньо в трубу з теплоносієм. Причому врізка повинна бути здійснена через захисну гільзу, або таким чином, щоб утворився прямий контакт датчика з теплоносієм. Занурювальні термодатчики мають знижену інерційність. Недоліками є: додатково виникають, у трубопроводі, гідравлічні опори, необхідність зварювальних робіт і розширювальних кишень при установці.

- Інтегровані температурні датчики - які вбудовані безпосередньо в сам корпус регулятора температури.

Основними технічними характеристиками, За якими можна судити про роботу регуляторів температури прямої дії є:

- Час спрацьовування - залежить від конструкції терморегулюючого механізму (сильфона та капілярної трубки) та способу встановлення датчика температури, що визначає інерційність;

- Діапазон регульованої температури - температура, у межах якої може виконуватися регулювання;

- Зона пропорційності - відхилення реальної температури від заданого значення, при якому клапан повністю відкритий або повністю закритий. Ця характеристика наводиться у тих. документації до приладу;

- Гістерезис - мінімальне значення зміни температури, на яке здатний реагувати регулятор;

- DN регулятора температури - Номінальний діаметр отвору приєднувальних патрубків, що використовується для уніфікації типорозмірів для всієї трубопровідної арматури;

- PN регулятора температури - допустимий для безаварійної експлуатації регулятора, номінальний максимально допустимий надлишковий тиск (при t=20 o C);

- KN регулятора температури - Коефіцієнт пропускної спроможності регулятора температури, що застосовується в гідравлічних розрахунках обчислення втрат напору в системах опалення.